ARM協(xié)處理器指令

第第頁ARM協(xié)處理器指令A(yù)RM微處理器可支持多達(dá)16個(gè)協(xié)處理器，用于各種協(xié)處理操作，在程序執(zhí)行的過程中，每個(gè)協(xié)處理器只執(zhí)行針對(duì)自身的協(xié)處理指令，忽略ARM處理器和其他協(xié)處理器的指令。ARM的協(xié)處理器指令主要用于ARM處理器初始化ARM協(xié)處理器的數(shù)據(jù)處理操作，以及在ARM處理器的寄存器和協(xié)處理器的寄存器之間傳送數(shù)據(jù)，和在ARM協(xié)處理器的寄存器和存儲(chǔ)器之間傳送數(shù)據(jù)。ARM協(xié)處理器指令包括以下5條：

CDP協(xié)處理器數(shù)操作指令LDC協(xié)處理器數(shù)據(jù)加載指令STC協(xié)處理器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)指令MCRARM處理器寄存器到協(xié)處理器寄存器的數(shù)據(jù)傳送指令MRC協(xié)處理器寄存器到ARM處理器寄存器的數(shù)據(jù)傳送指令

CP15系統(tǒng)控制協(xié)處理器

CP15—系統(tǒng)控制協(xié)處理器（thesystemcontrolcoprocessor）他通過協(xié)處理器指令MCR和MRC提供具體的寄存器來配置和控制caches、MMU、保護(hù)系統(tǒng)、配置時(shí)鐘模式（在bootloader時(shí)鐘初始化用到）

CP15的寄存器只能被MRC和MCR（MovetoCoprocessorfromARMRegister）指令訪問一些要說明的內(nèi)容，摘錄見下：:

Co-processorsTherearebetweenzeroandthreepossibleco-processors.MostdesktopARMsystemsdonothavelogicforexternalco-processors,sowemayeitherusethatwhichisbuiltintotheARMitself,oranemulatedco-processor.CP15isreservedontheARM3andlaterprocessorsforinternalconfiguration,asdescribedinthisdocument.CP0andCP1isusedbythefloatingpointsystem.Itmayeitherbeanexternalfloatingpointchip(asusedwiththeARM3),hardwarebuiltintotheprocessor(asintheARM7500FE),oratotallysoftware-basedemulation(aswiththeFPEmulatorthatweallknow).Hereisashortexerciseforyou:

10DIMcode%1620P%=code%30[OPT340CDPCP1,0,C0,C1,C2,050ADFSF0,F1,F360MOVPC,R1470]>RUN00008F78OPT300008F78EE010102CDPCP1,0,C0,C1,C200008F7CEE010102ADFSF0,F1,F200008F80E1A0F00EMOVPC,R14>Whatdoyounotice?:-)

WhentheARMexecutesaco-processorinstruction,oranundefinedinstruction,itwillofferittoanyco-processorswhichmaybepresentlyattached.Ifhardwareisavailabletoprocessthegiveninstruction,thenitisexpectedtodoso.Ifitisbusyatthetimetheinstructionisoffered,theARMwillwaitforit.Ifthereisnoco-processorcapableofexecutingtheinstruction,theARMwilltakeitsundefinedinstructiontrap,inwhichcasethefollowingwillhappen:

ThePSRandPCarebothsaved(themethoddiffersfor26bitand32bitARMs)SVCmode(26bit)/UNDmode(32bit)isentered,andtheIbitofthePSRissetTheinstructionataddresstfitted.TheFloatingPointEmulatorworksbydoingthis.Toreturn,simplypullthesavedPCandPSR(dependson26/32bit)andpushthemtothecurrentPCandPSR,likeMOVSPC,R14in26bitsystems.Thiswillpickupwiththeinstructionfollowingtheonewhichcausedthetrap.

Alloftheco-processorinstructionscanbeexecutedconditionally.PleasenotethattheconditionalsrelatetothestatusoftheARMprocessor,andnotthestatusofanyoftheco-processors.ThisisbecausetheARMalwaystriestheinstructionfirst,andoffersitaroundandmaybetakestheundefinedapplicationtrap,sotheconditionsareARMrelated.Tomakethisclearer:

10DIMcode%3220P%=code%30[OPT340FLTSF0,R050FLTSF1,R160FMLSF2,F0,F170FIXR0,F280MOVSPC,R1490]100INPUT"Firstnumber:"A%110INPUT"Secondnumber:"B%120PRINTUSR(code%)ThisprobablywontassemblewithoutanenhancedBASICassembler.Anyway,youmightthinktheARMwillhandovertothefloatingpointco-processortodothefourFPinstructions,thenhandbackafterwards.Ifyoudid,youwouldbeincorrect!

Whatactuallyisexecutedis:

MCRCP1,0,R0,C0,C0MCRCP1,0,R1,C1,C0CDPCP1,9,C2,C0,C1MRCCP1,0,R0,C0,C2Itisworthpointingoutthatobjasmspecifiesco-processorregistersusingtheCRnotation(ie,CR0-CR15),whichisfirstdefinedwiththeCNdirective.Itdoesnotappearasifdefaultco-processorinstructionsaredefinedinNickRobertsASM,thoughIveonlylookedintheinstructionsatthe"definedsymbols"section...DarrenSaltsExtBASICasmprovidestheregisternamesC0-C15torefertotheco-processors.Soifanyoftheseexamplesfailwhenyoutrytoassemblethem,pleasecheckwhatformatyourassemblerprovidestheseinstructions.

MRCTheinstructionMRCtransfersaco-processorregistertoanARMregister.Ittakestheform:MRCmaybeomitted,asitisintheexample,buttheotherpartsoftheMRCinstructionmustbesupplied.

MCRTheinstructionMCRtransfersanARMregistertoaco-processorregister.Ittakestheform:MCR,,,,,Theco-processorisfreetointerpretthefieldsasitdesires,butthestandardinterpretationisthatthecontentsoftheARMregisterarewrittentotheco-processorregisterusingtheoperationcodegiven,whichmaybefurthermodifiedbythesecondco-processorregisterand/orthesecondoperationcode.

在U-Boot中我們用到了c7和c8這兩個(gè)協(xié)處理器，再來看看MCR的詳細(xì)用法：

MCR指令：

MCR指令將ARM處理器的寄存器中的數(shù)據(jù)傳送到協(xié)處理器寄存器中。如果協(xié)處理器不能成功地執(zhí)行該操作，將產(chǎn)生未定義的指令異常中斷。

指令語法格式：

MCR{}，，,,{,}

MCR{}p15，0，,,{,}

其中

指令執(zhí)行的條件碼.當(dāng)忽略時(shí)指令為無條件執(zhí)行。

協(xié)處理器將執(zhí)行的操作的操作碼。對(duì)于CP15協(xié)處理器來說，永遠(yuǎn)為0b000，當(dāng)不為0b000時(shí)，該指令操作結(jié)果不可預(yù)知。

作為源寄存器的ARM寄存器，其值將被傳送到協(xié)處理器寄存器中

作為目標(biāo)寄存器的協(xié)處理器寄存器，其編號(hào)可能是C0，C1，…，C15。

和兩者組合決定對(duì)協(xié)處理器寄存器進(jìn)行所需要的操作，如果沒有指定，則將為為C0，opcode_2為0

mcrp15,0,r0,c7,c7,0/*flushv3/v4cache*/

可以看出，其中

rd為r0=0

CRn為C7

CRm為C7

對(duì)于這行代碼的作用，以此按照語法，來一點(diǎn)點(diǎn)解釋如下：

首先，mcr做的事情，其實(shí)很簡單，就是“ARM處理器的寄存器中的數(shù)據(jù)傳送到協(xié)處理器寄存器中”，

此處即是，將ARM的寄存器r0中的數(shù)據(jù)，此時(shí)r0=0,所以就是把0這個(gè)數(shù)據(jù)，傳送到協(xié)處理器CP15中。

而對(duì)應(yīng)就是寫入到“”這個(gè)“目標(biāo)寄存器的協(xié)處理器寄存器”，此處CRn為C7，即將0寫入到寄存器7（Register7）中去。

而上面關(guān)于Register7的含義中也說了，“Anydatawrittentothislocationwillcausetheselectedcachetobeflushed”，即你往這個(gè)寄存器7中寫入任何數(shù)據(jù)，都會(huì)導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的緩存被清空。而到底那個(gè)緩存被清空呢，即我們這行指令

mcrp15,0,r0,c7,c7,0

起了什么作用呢

那是由“和兩者組合決定”的。

而此處CRm為C7，opcode_2為0，而對(duì)于C7和0的組合的作用，參見上面的那個(gè)表中Register7中的FlashI+D那一行，

當(dāng)opcode_2為0，CRm為0111=7，就是我們要找的，其作用是“FlushI+D”，即清空指令緩存ICache和數(shù)據(jù)緩存DCache。

根據(jù)該表，同理，如果是opcode_2=0，而CRm=0101b=5，那么對(duì)應(yīng)的就是去“FlushI”，即只清除指令緩存ICache了。

而對(duì)應(yīng)的指令也就是

mcrp15,0,r0,c7,c5,0

此解釋說此行代碼的作用是，清理v3或v4的緩存

其中v4，我們很好理解，因?yàn)槲覀兇颂幍腃PU是ARM920T的核心，是屬于ARMV4的，而為何又說，也可以清除v3的cache呢？

那是因?yàn)椋旧磉@些寄存器位域的定義，都是向下兼容的，參見上面引用的內(nèi)容，也寫到了：

ARM710

Register7-IDCflush(writeonly)AnydatawrittentothislocationwillcausetheIDC(Instruction/Datacache)tobeflushed.

即，對(duì)于ARM7的話，你寫同樣的這行代碼

mcrp15,0,r0,c7,c7,0

也還是向register7中寫入了數(shù)據(jù)0，這也同樣滿足了其所說的“Anydatawrittentothislocati